Диапазон измеряемых значений (насыщение)

Возможности каждого датчика по измерению всегда ограничены динамическим диапазоном значений, которые он может измерить, т. е. предельными границами входных сигналов. Он может быть описан отношением максимального измеряемого сигнала к минимальному, это отношение может быть представлено в логарифмическом виде.

Это удобно тем, что логарифмическая шкала для малых сигналов работает как микроскоп. А в случае больших сигналов — как телескоп [27]. По определению, один децибел равен 10 логарифмам отношения мощности двух сигналов, т. е.

Исходя из этого, можно утверждать, что децибел превышает в 20 раз логарифмы отношений сил тока, напряжений или сил, т. е.:

Диапазон выходных значений полностью определяется диапазоном входных значений и чувствительностью датчика.

Каждый датчик имеет свои пределы рабочих характеристик. Даже если он считается линейным, при определенном уровне внешнего воздействия его выходной сигнал перестанет отвечать приведенной линейной зависимости. В этом случае говорят, что датчик вошел в зону нелинейности или в зону насыщения (рис. 9.2).

Может также оказаться, что диапазон измерений с помощью датчика ограничивается не самим датчиком, а используемой схемой усиления. В этом случае коррекция схемы позволяет изменить диапазон измерений в нужную сторону.

Пример 1.

Насыщение датчика может происходить резко или плавно. В первом случае выходной сигнал обрезается, ярко выражен перелом линии. Во втором случае медленно изменяется коэффициент усиления, например имеет место логарифмическая зависимость выходного сигнала от входного. На рис. 9.1 показан гармонический сигнал, имитирующий фактическое изменение измеряемой величины, на рис. 9.2 и 9.3 — возможные варианты ограниченного выходного сигнала датчика, а именно: на рис. 9.2 ограничение происходит резко, а на рис. 9.3 — плавно.

Рис. 9.1. Гармонический вид изменения величины, измеряемой датчиком с насыщением.

Рис. 9.2. Ограниченный сигнал на выходе датчика с резким насыщением.

Рис. 9.3. Ограниченный сигнал на выходе датчика с плавным насыщением.